玄武岩纤维应用

玄武岩纤维的概念玄武岩纤维,简称BF，是一种新型环保材料，其以纯天然玄武岩等矿石为原料，破碎到一定尺寸后加入熔窑中，在1450℃~1500℃高温熔融后拉丝而成的无机纤维。作为国内一种新型纤维材料，玄武岩纤维具有独特的力学性能、良好的稳定性以及较高的性价比，使其成为一种良好的混凝土增强材料。玄武岩纤维的组成与结构玄武岩纤维的密度在2.6-3.05g/cm3之间，主要组分如表格所示玄武岩纤维主要组分含量组分SiO₂Al2O3CaOFeOMgONa2OFe2O3K2OTiO2P2O5含量51.414.8310.268.475.922.421.731.200.840.32玄武岩纤维各组分作用组分SiO₂、Al2O3FeO、Fe2O3TiO2CaO、MgO作用提高纤维的化学稳定性和熔体的黏度提高成纤的使用温度提高纤维的化学稳定性、熔体的表面张力和黏度属于添加剂范畴，有利于原料的熔化和制取细纤维（1）断裂强度玄武岩纤维在70℃的水作用下其断裂强度可保持1200h，而一般玻璃纤维不到200h便失去断裂强度；在100~250℃下的断裂强度可提高30%，而一般玻璃纤维则下降23%。玄武岩纤维的性能（2）化学稳定性玄武岩纤维具有良好的耐酸、耐碱，耐水性也相当强，属于一级耐水材料。（3）力学性能玄武岩纤维具有优良的力学性能，拉伸强度、弹性模量及断裂伸长率都较大，在一些应用领域内，完全可以代替玻璃纤维、碳纤维等充当复合材料的增强体，且性价比较优越。性能密度（g/cm3）拉伸强度/MPa弹性模量/GPa断裂伸长率/%最高使用温度/℃玄武岩纤维凯拉夫49碳纤维2.65~3.051.441.783000~35002578~30342500~350079.3~93.1124~131230~2403.22.31.2650250500（4）绿色环保性由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物等有害气体排出，使玄武岩纤维的制造过程对环境无害，克服了传统材料在生产、使用和废弃过程中需消耗大量的能量和造成环境污染等缺点，而且玄武岩纤维能自动降解为土壤的母质，可连续和循环利用。（5）耐水性玄武岩纤维吸湿率极低，只有0.2%~0.3%，而且其吸湿能力不随时间变化而变化玄武岩纤维的应用1、玄武岩纤维复合筋滨海建设中钢筋腐蚀问题日益突出，玄武岩纤维筋是目前最好的钢筋替代品。2、水泥基复合材料玄武岩纤维短切纱是增强混凝土的最佳材料。玄武岩纤维复合筋的特点：1、相对密度小复合筋的相对密度在1.8—2.1g/cm3之间，是钢筋的1/4和铜筋的1/5。使用玄武岩纤维复合筋（BFRP）筋，使建筑物减轻了自身的重量，同时在运输、施工和安装中也更加方便。2、抗拉强度和抗拉弹性模量复合筋的强度均在800Mpa以上，弹性模量在40-45Gpa左右，是铜筋的36%。3、抗压强度和抗压弹性模量一般复合筋的抗压弹性模量是抗拉弹性模量的77%左右，柱体采用螺旋形连续箍筋有利于提高抗压强度。4、剪切强度复合筋的剪切强度较低，是极限抗拉强度的26%左右。所以施工中的复合筋材可用普通的手锯在垂直方向锯开，施工很方便。5、耐腐蚀、不生锈复合筋不生锈、耐腐蚀，尤其具有极高的耐酸性和耐盐性。对水泥砂浆中的盐分浓度及盐分或二氧化碳的浸透和扩散等具有较高的容许度；可以在苛刻环境下或超低温下使用。工程应用结果表明：采用特定的树脂和玄武岩纤维制成的复合筋，承受碱性环境的性能也非常良好，在地下可使用50年。使用温度较广，在-270℃-700℃之间均可使用。玄武岩纤维短切纱是增强混凝土的最佳材料。玄武岩纤维具有优良的耐化学性，特别是耐碱性的优点，是代替聚丙烯、聚丙烯腈用于增强混凝土的优良材料；也是替代聚酯纤维、木质素纤维等用于沥青混凝土极具竞争力的产品，可以提高沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性等。水泥基复合材料玄武岩纤维混凝土具有高强度、高耐温、高耐磨、抗冲击的新型复合混凝土。耐久性好，强度提高。总结作为一种绿色环保的新型混凝土增强材料，玄武岩纤维有着广阔的应用前景。其良好的力学性能、较高的性价比和稳定的化学性质，可用于代替生产钢材、铝合金等紧缺矿产资源，对促进国民经济建设有着重要的意义。